CN101872863A

CN101872863A - 一次用圆柱聚合物锂离子电池及其制造方法

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Publication number: CN101872863A
Application number: CN201010224973.5A
Authority: CN
Inventors: 张忠林; 罗丰; 龙梅; 胡红英
Original assignee: Shenzhen B & K Rechargeable Battery Inc
Current assignee: Shenzhen B & K Rechargeable Battery Inc
Priority date: 2010-07-13
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2010-10-27

Abstract

本发明涉及一种一次用圆柱聚合物锂离子电池及其制造方法。该方法采用镍钴锰锂三元体系做成正极浆料，直接涂附在铝箔上加热烘干制成正极片；以中间相碳微球或石墨或两者的混合物制成负极浆料，直接涂附在铜箔上加热烘干制成负极片；隔膜为PP膜或PE膜，将正极片、隔膜、负极片层叠并卷绕成圆柱形制成电池单体，用铝塑复合膜将电池封装好，再注入耐5V电压高倍率电解液，用不高于2A的电流充电，并在4.2V-5V之间进行恒压，制得一次用圆柱聚合物锂离子电池。本发明采用二次锂离子电池材料制作一次锂离子电池，正极材料采用的镍钴锰锂体系价格较低，电池的活化处理电压采用4.2V-5V，可大大提高电池的容量。

Description

一次用圆柱聚合物锂离子电池及其制造方法

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，更具体地说，涉及一种一次用圆柱聚合物锂离子电池及其制造方法。

背景技术

电子香烟用的电池要求直径小、重量轻以及高倍率，只有圆柱聚合物锂离子电池是最适合的电源，其它电池很难满足使用要求。由于很多人吸烟口味经常更换，一支烟不需要抽很久，所以采用成本较高的二次电池作为电源的电子香烟已经不能满足用户的需求，同时现有的采用二次圆柱聚合物锂离子电池的电子烟需要每天充电很不方便，市场非常需要采用大容量、低成本的一次锂离子电池作为电源的寿命较短价格便宜的一次性电子烟。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种一次用圆柱聚合物锂离子电池及其制造方法，采用该方法制作的锂离子电池容量较高、成本较低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种一次用圆柱聚合物锂离子电池制造方法，包括如下步骤：(1)正极片的制备将下述重量配比的原料混合后以N-甲基吡咯烷酮为溶剂制备正极浆料：镍钴锰锂三元体系LiNi_xMn_yCo_(1-x-y)O₂(X＞0.4，Y＞0.1)90％-97％导电碳黑 0.5％-3％导电石墨 0-3％聚偏氟乙烯 1％-5％将上述正极浆料搅拌均匀后涂附在铝箔上，加热烘干制成正极片；(2)负极片的制备将下述重量配比的原料混合后以N-甲基吡咯烷酮为溶剂制备负极浆料：掺杂嵌锂式碳材料 90％-97％导电碳黑 0-3％导电石墨 0-3％聚偏氟乙烯 1％-8％或者将下述重量配比的原料混合后以去离子水为溶剂制备负极浆料：掺杂嵌锂式碳材料 90％-97％导电碳黑 0-3％导电石墨 0-3％粘结剂 1％-8％将上述负极浆料搅拌均匀后涂附在铜箔上，加热烘干制成负极片；(3)焊极耳分别在正极片和负极片上焊上铝正极耳和镍负极耳；(4)卷绕将正极片、隔膜和负极片依次层叠并卷绕成圆柱形，并使铝正极耳和镍负极耳引出，制成电池单体；(5)注液在电池单体外部包覆铝塑复合膜，再向电池单体中注入高倍率电解液；(6)化成对电池单体封装好后进行化成；(7)活化处理用不高于2A的电流进行充电，并在4.2V-5V之间进行恒压。

进一步地，所述掺杂嵌锂式碳材料指的是中间相碳微球或石墨或两者的混合物。

进一步地，所述粘结剂为丁苯橡胶、羧甲基纤维钠、聚四氟乙烯中的至少一种。

进一步地，所述隔膜为PP膜或PE膜。

进一步地，所述电解液指六氟磷锂溶液，电解液的溶剂为碳酸乙烯脂、碳酸二甲脂和碳酸甲基乙基脂中的一种。

构造一种一次用圆柱聚合物锂离子电池，所述电池包括由涂布有正极材料的正极片、隔膜、涂布有负极材料的负极片依次层叠并卷绕形成的圆柱形的电池单体、包覆于电池单体外部的铝塑复合膜及填充于电池单体内的电解液，正极片和负极片上分别引出有正极耳和负极耳：所述正极材料的组成及重量百分比为：镍钴锰锂三元体系LiNi_xMn_yCo_(1-x-y)O₂(X＞0.4，Y＞0.1)90％-97％、导电碳黑0.5％-3％、导电石墨0-3％、聚偏氟乙烯1％-5％，并以N-甲基吡咯烷酮为溶剂制成正极浆料；所述负极材料的组成及重量百分比为：掺杂嵌锂式碳材料90％-97％、导电碳黑0-3％、导电石墨0-3％、聚偏氟乙烯1％-8％，并以N-甲基吡咯烷酮为溶剂制成负极浆料或者按掺杂嵌锂式碳材料90％-97％、导电碳黑0-3％、导电石墨0-3％、粘结剂1％-8％混合后以去离子水为溶剂制成负极浆料。

进一步地，所述隔膜为PP膜或PE膜。

进一步地，所述电解液为六氟磷锂溶液，电解液的溶剂为碳酸乙烯脂、碳酸二甲脂和碳酸甲基乙基脂中的一种。

实施本发明的一次用圆柱聚合物锂离子电池及其制造方法，具有以下有益效果：(1)采用二次锂离子电池材料制作一次锂离子电池，正极材料采用的镍钴锰锂体系价格较低，电池的活化处理电压采用4.2V-5V，可大大提高电池的容量，这种一次圆柱聚合物锂离子电池比二次圆柱聚合锂离子电池容量高10％以上，价格低20％。

(2)放电电压为2.5V-5V可满足一次电子香烟的工作电压需要。

(3)电池可以进行10倍率放电，性能远超过锂锰体系一次电池。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的工艺流程为：将正极材料和负极材料分别混合加入相应的溶剂后制成正极浆料和负极浆料，高速搅拌均匀后将正极浆料和负极浆料分别涂附到铝箔和铜箔上，加热烘干冲压成型后分割成一定的尺寸制成正极片和负极片，通过激光焊接机将镍片焊接到铝极耳上，再用超声波焊接机分别将铝极耳和镍极耳焊接到正极和负极；将正极片、负极片以及PP隔膜或者PE隔膜依次层叠并卷绕成圆柱形并将铝正极耳上的镍片和镍负极耳从两头引出，制成电池单体；在电池单体外部包覆铝塑复合膜，再向电池单体中注入以碳酸乙烯脂或碳酸二甲脂或碳酸甲基乙基脂为溶剂、以六氟磷锂为溶质的耐5V电压的高倍率电解液；电池封装好后进行化成；采用恒流放电的形式检测电池的容量，将电池预留抽气的一边进行热封口，先是进行真空抽气，将电池里面抽成真空后然后加热密封起来；将电池的正负极耳用胶固定，存储入库，在包装出货前将电池用不高于2A的电流进行充电，并在4.2-5V之间进行恒压。

下面举例对本发明进行更详细的描述。

实施例一：按镍钴锰锂三元体系材料LiNi_xMn_yCo_(1-x-y)O₂(X＞0.4，Y＞0.1)91％、导电炭黑3％、导电石墨2％、聚偏氟乙烯(PVDF)4％的比例混合，同时加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为有机溶剂，高速搅拌均匀制成正极材料浆料；按中间相碳微球(MCMB)90％、导电炭黑3％、导电石墨2％、聚偏氟乙烯(PVDF)5％的比例混合，同时加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为有机溶剂，高速搅拌均匀制成负极材料浆料；将正极浆料和负极浆料分别涂附到铝箔和铜箔上，加热烘干冲压成型后分割成一定的尺寸制成正极片和负极片；通过激光焊接机将镍片焊接到铝极耳上，再用超声波焊接机分别将铝极耳和镍极耳焊接到正极和负极；将正极片、负极片以及PP隔膜一次层叠卷绕成圆柱形并将铝正极耳上的镍片和镍负极耳从两头引出，制成电池单体；包覆铝塑复合膜，向电池单体中注入以碳酸乙烯脂为溶剂、以六氟磷锂为溶质的耐5V电压的高倍率电解液；电池封装好后进行化成；在电池出货前进行活化处理，用不高于2A的电流进行充电，并在4.2V-5V之间进行恒压，制得了一次圆柱聚合物锂离子电池。

实施例二：按镍钴锰锂三元体系材料LiNi_xMn_yCo_(1-x-y)O₂(X＞0.4，Y＞0.1)92％、导电炭黑3％、导电石墨1％、聚偏氟乙烯(PVDF)4％的比例混合，同时加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为有机溶剂，高速搅拌均匀制成正极材料浆料；按石墨92％、导电炭黑3％、粘结剂5％的比例混合，其中粘结剂为丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维钠(CMC)、聚四氟乙烯(PTFE)中的至少一种，同时加入去离子水作为有机溶剂，高速搅拌均匀制成负极材料浆料；将正极浆料和负极浆料分别涂附到铝箔和铜箔上，加热烘干冲压成型后分割成一定的尺寸制成正极片和负极片；通过激光焊接机将镍片焊接到铝极耳上，再用超声波焊接机分别将铝极耳和镍极耳焊接到正极和负极；将正极片、负极片以及PE隔膜一次层叠卷绕成圆柱形并将铝正极耳上的镍片和镍负极耳从两头引出，制成电池单体；包覆铝塑复合膜，向电池单体中注入以碳酸乙烯脂为溶剂、以六氟磷锂为溶质的耐5V电压的高倍率电解液；将电池封装好后进行化成；在电池出货前进行活化处理，用不高于2A电流进行充电，并在4.2V-5V之间进行恒压，制得了一次圆柱聚合物锂离子电池。

以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种一次用圆柱聚合物锂离子电池制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)正极片的制备

将下述重量配比的原料混合后以N-甲基吡咯烷酮为溶剂制备正极浆料：

镍钴锰锂三元体系LiNi_xMn_yCo_(1-x-y)O₂(X＞0.4，Y＞0.1) 90％-97％

导电碳黑 0.5％-3％

导电石墨 0-3％

聚偏氟乙烯 1％-5％

将上述正极浆料搅拌均匀后涂附在铝箔上，加热烘干制成正极片；

(2)负极片的制备

将下述重量配比的原料混合后以N-甲基吡咯烷酮为溶剂制备负极浆料：

掺杂嵌锂式碳材料 90％-97％

导电碳黑 0-3％

导电石墨 0-3％

聚偏氟乙烯 1％-8％

或者将下述重量配比的原料混合后以去离子水为溶剂制备负极浆料：

掺杂嵌锂式碳材料 90％-97％

导电碳黑 0-3％

导电石墨 0-3％

粘结剂 1％-8％

将上述负极浆料搅拌均匀后涂附在铜箔上，加热烘干制成负极片；

(3)焊极耳

分别在正极片和负极片上焊上铝正极耳和镍负极耳；

(4)卷绕

将正极片、隔膜和负极片依次层叠并卷绕成圆柱形，并使铝正极耳和镍负极耳引出，制成电池单体；

(5)注液

在电池单体外部包覆铝塑复合膜，再向电池单体中注入高倍率电解液；

(6)化成

对电池单体封装好后进行化成；

(7)活化处理

用不高于2A的电流进行充电，并在4.2V-5V之间进行恒压。

2.根据权利要求1所述的一次用圆柱聚合物锂离子电池制造方法，其特征在于，所述掺杂嵌锂式碳材料指的是中间相碳微球或石墨或两者的混合物。

3.根据权利要求1所述的一次用圆柱聚合物锂离子电池制造方法，其特征在于，所述粘结剂为丁苯橡胶、羧甲基纤维钠、聚四氟乙烯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一次用圆柱聚合物锂离子电池制造方法，其特征在于，所述隔膜为PP膜或PE膜。

5.根据权利要求1所述的一次用圆柱聚合物锂离子电池制造方法，其特征在于，所述电解液指六氟磷锂溶液，电解液的溶剂为碳酸乙烯脂、碳酸二甲脂和碳酸甲基乙基脂中的一种。

6.一种一次用圆柱聚合物锂离子电池，所述电池包括由涂布有正极材料的正极片、隔膜、涂布有负极材料的负极片依次层叠并卷绕形成的圆柱形的电池单体、包覆于电池单体外部的铝塑复合膜及填充于电池单体内的电解液，正极片和负极片上分别引出有正极耳和负极耳，其特征在于：

所述正极材料的组成及重量百分比为：镍钴锰锂三元体系LiNi_xMn_yCo_(1-x- _y)O₂(X＞0.4，Y＞0.1)90％-97％、导电碳黑0.5％-3％、导电石墨0-3％、聚偏氟乙烯1％-5％，并以N-甲基吡咯烷酮为溶剂制成正极浆料；所述负极材料的组成及重量百分比为：掺杂嵌锂式碳材料90％-97％、导电碳黑0-3％、导电石墨0-3％、聚偏氟乙烯1％-8％，并以N-甲基吡咯烷酮为溶剂制成负极浆料或者按掺杂嵌锂式碳材料90％-97％、导电碳黑0-3％、导电石墨0-3％、粘结剂1％-8％混合后以去离子水为溶剂制成负极浆料。

7.根据权利要求6所述的一次用圆柱聚合物锂离子电池，其特征在于，所述隔膜为PP膜或PE膜。

8.根据权利要求6所述的一次用圆柱聚合物锂离子电池，其特征在于，所述电解液为六氟磷锂溶液，电解液的溶剂为碳酸乙烯脂、碳酸二甲脂和碳酸甲基乙基脂中的一种。

9.根据权利要求6所述的一次用圆柱聚合物锂离子电池，其特征在于，所述粘结剂为丁苯橡胶、羧甲基纤维钠、聚四氟乙烯中的至少一种。